Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar
AI InsightÜç farklı pürüzlülük oranı (P/e = 10, 15 ve 20) ve yedi farklı Reynolds sayısı (4000–16000) altında yapılan analizler, yüzey geometrisinin ve akış koşullarının sistem performansı üzerinde belirleyici bir faktör olduğunu ortaya koymuştur.
📌 3 Maddede Bu Makale
Özet
Güneş destekli hava ısıtıcılarının termal performansını artırmaya yönelik yapılan çalışmalarda, kanal akış yüzeyine tasarlanan yapay pürüzlülükler aracılığıyla türbülans seviyesi artırılarak ısı transferi iyileştirilmektedir. Bu kapsamda gerçekleştirilen sayısal incelemede, çeyrek daire kesitli yapay pürüzlülüklerin ısı transferi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Üç farklı pürüzlülük oranı (P/e = 10, 15 ve 20) ve yedi farklı Reynolds sayısı (4000–16000) altında yapılan analizler, yüzey geometrisinin ve akış koşullarının sistem performansı üzerinde belirleyici bir faktör olduğunu ortaya koymuştur. ANSYS Fluent yazılımı ile yürütülen hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) analizleri sonucunda, yapay pürüzlülüklerin Nusselt sayısı ve kanal çıkış sıcaklığı değerlerinde önemli artışlar sağladığı; pürüzlülük nedeniyle sürtünme faktöründe de artışa neden olduğu tespit edilmiştir. En yüksek termal iyileştirme oranı (TER = 1,515), P/e = 15 ve Re = 4000 değerine sahip tasarımda elde edilmiştir. Hava ısıtıcısında en yüksek kanal çıkış sıcaklığı 339,84 K ile yine P/e = 10 ve Re = 4000 tasarımda elde edilmiştir. Çalışma bulguları, çeyrek daire kesitli pürüzlülüklerin güneş destekli hava ısıtıcılarında ısı transferini artırmak için etkili bir yöntem sunduğunu göstermektedir.
Abstract
In this study aimed at improving the thermal performance of solar air heaters, heat transfer is improved by increasing turbulence levels through artificial roughness designed into the flow channel surface. A numerical study was conducted to evaluate the effects of quarter-circle section artificial roughness on heat transfer. Analyses conducted under three different roughness ratios (P/e = 10, 15, and 20) and seven different Reynolds numbers (4000–16000) revealed that surface geometry and flow conditions are decisive factors in system performance. Computational fluid dynamics (CFD) analyses conducted with ANSYS Fluent software revealed that artificial roughness significantly increased the Nusselt number and outlet temperature, while also increasing the friction factor due to roughness. The highest thermal enhancement ratio (TER = 1,515) was obtained in the configuration with P/e = 15 and Re = 4000. The highest outlet temperature of 339,84 K in the air heater was also obtained in the configuration with P/e = 10 and Re = 4000. The findings indicate that quarter-circle section roughness provide an effective method for enhancing heat transfer in solar air heaters.